DCN - protokoły warstwy sieciowej

Każdy komputer w sieci ma adres IP, za pomocą którego można go jednoznacznie zidentyfikować i zaadresować. Adres IP to adres logiczny warstwy 3 (warstwy sieci). Ten adres może się zmienić przy każdym ponownym uruchomieniu komputera. Komputer może mieć jeden adres IP w jednym czasie, a inny w innym czasie.

Protokół rozpoznawania adresów (ARP)

Podczas komunikacji host potrzebuje adresu warstwy 2 (MAC) urządzenia docelowego, które należy do tej samej domeny rozgłoszeniowej lub sieci. Adres MAC jest fizycznie zapisywany na karcie sieciowej (NIC) urządzenia i nigdy się nie zmienia.

Z drugiej strony rzadko zmienia się adres IP w domenie publicznej. Jeśli karta sieciowa zostanie zmieniona w przypadku błędu, zmienia się również adres MAC. W ten sposób, aby miała miejsce komunikacja w warstwie 2, wymagane jest mapowanie między nimi.

Aby poznać adres MAC zdalnego hosta w domenie rozgłoszeniowej, komputer, który chce zainicjować komunikację, wysyła wiadomość rozgłoszeniową ARP z pytaniem „Kto ma ten adres IP?” Ponieważ jest to emisja, wszystkie hosty w segmencie sieci (domenie rozgłoszeniowej) odbierają ten pakiet i przetwarzają go. Pakiet ARP zawiera adres IP hosta docelowego, z którym host wysyłający chce rozmawiać. Gdy host odbiera skierowany do niego pakiet ARP, odpowiada z własnym adresem MAC.

Gdy host otrzyma docelowy adres MAC, może komunikować się ze zdalnym hostem za pomocą protokołu łącza Layer-2. To mapowanie adresów MAC na IP jest zapisywane w pamięci podręcznej ARP hostów wysyłających i odbierających. Następnym razem, jeśli będą wymagać komunikacji, mogą bezpośrednio odwołać się do odpowiedniej pamięci podręcznej ARP.

Reverse ARP to mechanizm, w którym host zna adres MAC zdalnego hosta, ale wymaga znajomości adresu IP do komunikacji.

Internet Control Message Protocol (ICMP)

ICMP to protokół diagnostyki sieci i raportowania błędów. ICMP należy do zestawu protokołów IP i używa IP jako protokołu nośnego. Po skonstruowaniu pakietu ICMP jest on hermetyzowany w pakiecie IP. Ponieważ protokół IP sam w sobie jest niewiarygodnym protokołem, który należy wykonać, podobnie jak ICMP.

Wszelkie opinie o sieci są odsyłane do hosta, z którego pochodzą. Jeśli wystąpi jakiś błąd w sieci, jest to zgłaszane za pomocą protokołu ICMP. ICMP zawiera dziesiątki komunikatów diagnostycznych i komunikatów o błędach.

ICMP-echo i ICMP-echo-response to najczęściej używane komunikaty ICMP do sprawdzania osiągalności hostów typu end-to-end. Gdy host otrzyma żądanie echa ICMP, jest zobowiązany do odesłania odpowiedzi echa ICMP. Jeśli wystąpi jakikolwiek problem w sieci tranzytowej, ICMP zgłosi ten problem.

Protokół internetowy w wersji 4 (IPv4)

IPv4 to 32-bitowy schemat adresowania używany jako mechanizm adresowania hostów TCP / IP. Adresowanie IP umożliwia jednoznaczną identyfikację każdego hosta w sieci TCP / IP.

IPv4 zapewnia hierarchiczny schemat adresowania, który umożliwia podzielenie sieci na podsieci, z których każda ma dobrze zdefiniowaną liczbę hostów. Adresy IP są podzielone na wiele kategorii:

Class A - używa pierwszego oktetu do adresów sieciowych i ostatnich trzech oktetów do adresowania hostów
Class B - wykorzystuje dwa pierwsze oktety do adresów sieciowych i dwa ostatnie do adresowania hostów
Class C - używa pierwszych trzech oktetów do adresów sieciowych i ostatniego do adresowania hostów
Class D - zapewnia płaski schemat adresowania IP w przeciwieństwie do hierarchicznej struktury dla powyżej trzech.
Class E - Jest używany jako eksperymentalny.

IPv4 ma również dobrze zdefiniowane przestrzenie adresowe, które mają być używane jako adresy prywatne (nie mogą być routowane w Internecie) i adresy publiczne (dostarczane przez dostawców usług internetowych i mogą być routowane w Internecie).

Chociaż IP nie jest wiarygodne; zapewnia mechanizm „Best-Effort-Delivery”.

Protokół internetowy w wersji 6 (IPv6)

Wyczerpanie adresów IPv4 dało początek nowej generacji protokołu internetowego w wersji 6. IPv6 adresuje swoje węzły za pomocą 128-bitowego adresu, zapewniającego dużą przestrzeń adresową do wykorzystania w przyszłości na całej planecie lub poza nią.

IPv6 wprowadził adresowanie Anycast, ale usunął koncepcję rozgłaszania. Protokół IPv6 umożliwia urządzeniom samodzielne uzyskanie adresu IPv6 i komunikację w tej podsieci. Ta autokonfiguracja eliminuje niezawodność serwerów DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Dzięki temu, nawet jeśli serwer DHCP w tej podsieci jest wyłączony, hosty mogą się ze sobą komunikować.

IPv6 zapewnia nową funkcję mobilności IPv6. Urządzenia mobilne wyposażone w protokół IPv6 mogą poruszać się bez konieczności zmiany ich adresów IP.

Protokół IPv6 nadal znajduje się w fazie przejściowej i oczekuje się, że w nadchodzących latach całkowicie zastąpi protokół IPv4. Obecnie istnieje kilka sieci działających na IPv6. Istnieją pewne mechanizmy przejścia dla sieci obsługujących protokół IPv6, które umożliwiają łatwe komunikowanie się i poruszanie się po różnych sieciach za pośrednictwem protokołu IPv4. To są:

Implementacja podwójnego stosu
Tunneling
NAT-PT